DropArt - Precizni fotografski kolajder s dva ispuštanja: 11 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:33

Pozdrav svima i svima, U ovom uputstvu predstavljam svoj dizajn za računarski upravljani sudarač s dvije kapljice tekućine. Prije nego počnemo s detaljima dizajna, mislim da ima smisla točno objasniti koja je svrha dizajna.

Zabavna, zanimljiva i lijepa grana fotografije uključuje hvatanje slika kapljica tekućine dok udaraju u bazen slične tekućine. To samo po sebi može stvoriti zanimljive slike. Da bismo dobili zaista dobre slike, moramo se sudariti s dvije kapljice tekućine. Dakle, prva kap pogodi bazen tekućine i stvara ono što ja nazivam 'ispuh' prema gore koji se diže iz bazena točno iznad mjesta na koje je udario prvi pad. Sada drugi pad, s preciznim vremenskim rasporedom, pogađa vrh 'ispuha' prema gore i eksplodira tekućinu prema van stvarajući neke nevjerojatne i jedinstvene oblike.

Svrha mog DropArt dizajna je pružiti sljedeće značajke:

• Za ispuštanje kapljice tekućine s ponavljajućom veličinom
• Otpuštanje druge kapljice tekućine s ponovljivom veličinom i preciznim vremenom u odnosu na prvu kap
• Za upravljanje zatvaračem kamere za snimanje pada sudara
• Za upravljanje bljeskalicom za zamrzavanje sudara u točnom trenutku u vremenu
• Omogućiti samostalan kontroler prilagođen korisniku koji omogućuje kontrolu svih parametara i više konfiguracija
• Za pružanje korisničkog sučelja zasnovanog na sustavu Windows ili grafičkog sučelja povezanog putem USB-a
• Za osiguravanje pokretačkog programa za olakšavanje ponovnog bljeskanja firmvera putem USB-a

Također bi trebala postojati odgovarajuća zaštita između upravljačke ploče i spojene kamere i bljeskalica.

Korak 1: Pogledajmo prvo neke rezultate …

Prije nego što se pozabavimo detaljima dizajna, pogledajmo prvo neke rezultate projekta DropArt. Ako se vama, kao čitatelju, sviđaju rezultati, možda biste htjeli detaljnije pogledati dizajn i možda imati poteškoća u vlastitoj izgradnji za što ću vam pružiti podršku.

Važni aspekti DropArt fotografije

Treba napomenuti da je za najbolje rezultate kamera postavljena na način rada B (ili žarulje). To znači da dok je zatvarač pritisnut, zatvarač ostaje otvoren. Ovaj način rada smatram najboljim za DropArt fotografiju. Bljeskalica zapravo bilježi trenutak, a ne okidač fotoaparata. Kako bi se postiglo kratko trajanje bljeskalice, izlaznu snagu bljeskalice treba svesti na minimum. Obično koristim dvije male bljeskalice postavljene na ručno nisku izlaznu snagu (pogledajte sliku u zaključku). Jedna bljeskalica spojena je s DropArt kontrolerom i aktivira se pomoću kabela. Druga bljeskalica optički robuje od prve.

Kako smo u načinu rada B, višak ambijentalnog svjetla uzrokovat će zamućenje slike. Stoga se ispuštanje fotografije treba izvoditi pri slabom osvjetljenju - tek toliko svjetla da vidite što radite. Općenito snimam slike oko f11 pa su efekti zbog ambijentalnog svjetla svedeni na minimum.

Osnovna tehnika i postavljanje

Valja napomenuti da će se svako postavljanje malo razlikovati te morate biti strpljivi i metodični. Nakon što se sudarite s osnovnom dvije kapi, rezultati će se gotovo 100% ponoviti. Za osnovno postavljanje ispod koristila sam vodu iz slavine s crvenom bojom za hranu. Dozator za ispuštanje bio je oko 25 cm iznad bazena tekućine.

Uvjerite se da je sifon Mariotte očišćen od tekućine pomoću značajke čišćenja (pogledajte video primjer), a također provjerite da razina tekućine ne padne ispod dna sifona Mariotte.

• Prvo počnite s jednom kapljicom veličine 35 ms
• Odgodu zatvarača postavite na 100 ms
• Odgodite bljeskalicu na 150 ms
• Povećajte odgodu bljeskalice za +10 ms povećanja dok ne vidite da se kap pojavljuje na vrhu okvira
• Sada možete povećati kašnjenje bljeskalice kroz cijeli niz pada
• Nastavljajte povećavati kašnjenje bljeskalice sve dok ne dobijete potpuno jedan ispušni ispust
• Sada dodajte drugu veličinu kapljice 35 ms i odgodu od oko 150 ms
• Prilagodite pad za dva odgode u povećanjima od +/- 10 ms dok se ne pojavi na vrhu okvira iznad prvog ispuštača
• Prilagodite odgodu ispuštanja dva puta dok se druga kap ne sudari s izljevom prema gore od prve kapljice

Sada imate osnovni sudar koji se može odigrati s postavkama kako biste postigli željeni učinak.

Tekućine različite gustoće zahtijevaju različite postavke, ali možete ih spremiti u različite konfiguracije.

Korak 2: Time Lapse Video uzastopnih kapi

Ovdje predstavljam video - ovo je niz zasebnih uzastopnih kapi snimljenih kao fotografije s 10 ms ili 5 ms napredovanjem intervala bljeskalice za zamrzavanje pokreta. Zatim sam spojio rezultirajuće fotografije kako bih proizveo kratku animaciju života kapljice i naknadnog sudara s drugom kapljicom.

Korak 3: DropArt mehanički dozator za ispuštanje

Vjerojatno najvažniji dio DropArt projekta je mehanički raspršivač kapi. Ovaj dio dizajna ključan je za osiguravanje konzistentne redovne veličine kapi.

Srce dizajna je mehanički ventil koji se otvara i zatvara pomoću 12V opružnog normalno zatvorenog solonoida. Ovaj se solonoid precizno kontrolira pomoću mikroprocesorske upravljačke ploče.

Posuda za tekućinu je 36 mm OD, 30 mm ID akrilna cijev. Za zatvaranje cijevi, 3D sam ispisao u HIPS -u završnu kapicu koja je dizajnirana za prihvaćanje standardnih cijevnih armatura od 1/4 inča (vidi slike). Kapi se ispuštaju iz bodljikavog crijeva - također s navojem od 1/4 inča.

Vrh akrilne cijevi zapečaćen je gumenim čepom veličine 29. Gumeni čep isporučuje se s središnjom rupom u koju sam ugradio plastičnu cijev za stvaranje sifona Mariotte (vidi poseban dio o sifonu Mariotte).

Solonoid je zatvoren u malu plastičnu projektnu kutiju i spojen na vanjsku utičnicu za napajanje.

Korak 4: Dizajn i pregled DropArt upravljačke ploče

U ovom odjeljku predstavljam kratki video zapis koji prikazuje pregled kontrolne ploče prototipa DropArt i njenu konstrukciju.

Korak 5: Shema upravljačke ploče DropArt

Slika ovdje prikazuje shemu upravljačke ploče. Možemo vidjeti da je upotreba moćnog PIC mikrokontrolera shema relativno jednostavna.

Shemu možete preuzeti ovdje:

www.dropbox.com/sh/y4c6jrt41z2zpbp/AAC1ZKA…

NAPOMENA: u videima se koristi regulator napona male vrste 78L05. Predlažem svima koji grade ovaj dizajn da koriste veći 7805 u paketu TO220

Korak 6: DropArt - zapravo korištenje sustava

U ovom odjeljku predstavljam video u kojem je detaljno opisano kako se zapravo koristi kontrolni sustav DropArt. Videozapis pokriva korištenje samostalnog hardvera, kao i korisničko sučelje ili grafičko sučelje temeljeno na sustavu Windows.

Korak 7: DropArt - ispitivanje preciznosti i ponovljivosti

U ovom koraku pokušavam opisati niz od dva ispuštanja i ilustrirati točnost mjerenja projekta DropArt.

Podjele vodoravnog osciloskopa 50ms / oznaka.

U početku razmotrite drugu od dvije slike. Ovo je vrlo jednostavan trag iz mog osciloskopa koji prikazuje osnovnu oznaku od 1 ms koja čini vremensku bazu za sva vremena projektiranja. Ovaj se kvačica generira u PIC mikroprocesoru pomoću ugrađenog hardverskog mjerača vremena programiranog za generiranje prekida u točno određenom trenutku. Koristeći ovu vremensku bazu, veličina pada, međukašnjenje, kašnjenje zatvarača i kašnjenje bljeskalice mogu se vrlo precizno kontrolirati dajući vrlo ponovljive rezultate.

Sada razmotrite prvu od dvije slike:

Srednji plavi trag prikazuje otpuštanje s dvije kapi. Svaka kap ima razdoblje veličine 50 ms i kašnjenje 2 kapi od 150 ms

Donji ružičasti trag je bljesak s kašnjenjem od 300 ms nakon otpuštanja kap 1 i vremenom zadržavanja od 30 ms

Gornji žuti trag prikazuje okidač. Ovo ima programirano kašnjenje od 200 ms. Međutim, pretpostavlja se da kamera ima zaostatak okidača od 100 ms pa je okidač 100 ms ranije nego što je programirano. Zatvarač ostaje otvoren za vrijeme trajanja niza (način rada fotoaparata B). Zatvarač se zatvara nakon isteka perioda uključenog bljeskalice od 30 ms.

Korak 8: Mariotte sifon - objašnjeno

Vrlo važan aspekt dizajna je kako kontrolirati tlak tekućine na ulazu u ventil. Kako razina tekućine u spremniku opada, tako pada i tlak na ulazu u ventil pa se smanjuje i protok tekućine. Veličina kapljica u bilo kojem trenutku otvorenog ventila smanjuje se s padom razine spremnika. To čini upravljanje sudarima pri padu dinamičnim i ovisnim o razini tekućine. Video u ovom koraku objašnjava kako je ovaj problem riješen.

Drugi vrlo kratki video prikazuje kako se značajka DropArt pročišćavanja može koristiti za punjenje sifona Mariotte, kao i za čišćenje ili čišćenje mehaničkog ventila.

Korak 9: Bootloader koji se koristi za PIC ponovno bljeskanje

Ovaj kratki video prikazuje i objašnjava rad PIC bootloadera koji se može koristiti za ponovno bljeskanje PIC-a putem USB-a, negirajući potrebu za korištenjem namjenskog PIC programatora.

Korak 10: DropArt popis dijelova

U privitku je dokument s riječima koji sadrži dijelove koje sam koristio za upute

Ovo je popis dijelova potrebnih za izgradnju DropArt projekta. Svi dijelovi bar jedan dostupni su sami. Izuzetak od toga je završni poklopac posude s akrilnom tekućinom koju sam 3D ispisao. Na ovaj sam korak pričvrstio akrilnu cijev OD 36 mm sa završnom kapicom ModeI (STL format).

Aktivne komponente

PIC18F2550 mikrokontroler. Kako je isporučeno, ovo je ne programirani dio pa ga je potrebno prebrisati s DropArt firmverom. Ako imate odgovarajućeg programera, to možete učiniti sami, ili vam mogu poslati unaprijed iscrtani dio ili mi možete poslati prazan dio za bljeskanje

• Plavi serijski LCD modul IIC 20x4 znakova
• Regulator napona 78L05
• Optoizolator AN25 ili slično-2 popusta
• Opto-triac MOC3020
• IRF9530 P-kanalni FET ili slično
• TLS106 SCR Tiristor ili slično
• LED diode 2 isključene

Pasivne komponente

• 1N4001 dioda (zaštita od obrnutog polariteta)
• Keramički kondenzatori 100nf 3 isključeno
• 22uf 16v elektrolitski kondenzator ili sličan 2 isključeno
• 22pf keramički kondenzatori 2 isključeno
• 4MHz kristal HC49/4H olovo
• SIL 8 -polna izolirana mreža otpornika 1,8K 2 isključeno
• SIL mreža s 8 pinova zajedničkog otpornika 4,7 k 1 popusta
• Otpor 470R 1/4W 1 isključeno
• 10K 1/4W otpornik 2 isključen

Priključci

• Utičnica za montažu na ploču 2,5 mm
• Utikač/utičnica za montiranje kućišta 2,5 mm
• 2,5 mm mono utičnica (solenoid)
• Utičnica sa mono utičnicom od 3,5 mm 2 isključena (zatvarač i blic)
• USB tip B ženska utičnica DIP od 90 stupnjeva
• Zaglavlje iglica 2,54 mm 4 smjera
• DIL 28 -polna IC utičnica sa zavrtnjima
• DIL 6pin je isključio IC utičnicu 3

Ostalo

• 12cm x 8cm FR-4 ploča za izradu prototipa provučena
• Pritisnite za izradu rupica minijaturnih gumba
• Prekidač okretnog davača 2 bita Sivo kodiran
• Kontrolni gumb za postavljanje rotacijskog davača

Mehanika

• Prozirna akrilna cijev 36 mm OD 30 mm ID i 18 cm duga
• Završna kapa (3D ispis) za odgovaranje akrilnoj cijevi OD 36 mm
• Tip sifona Mariotte za središte bung dužine 16 cm
• Gumeni ubod veličine 29 s središnjim otvorom
• Bodljikavo crijevo rep 1/4”navoj x 4 mm postoji otvor
• BSPP ženski pregradni spoj sa pričvrsnom maticom 1/4 inča
• Bradava cijev 1/4 inča
• 12V DC 4W električni elektromagnetni ventil zrak/plin/voda/gorivo normalno zatvoren 1/4 inča dvosmjerno

Korak 11: Zaključak i razmišljanja

Zaista sam uživao u izgradnji i usavršavanju ovog projekta. Moji projekti gotovo uvijek počinju s istog polazišta. Zanima me nešto za što bi mogla biti potrebna specijalistička oprema. Nakon što sam pronašao i često kupovao opremu, toliko sam često razočaran kvalitetom i funkcionalnošću te se nakon toga osjećam prisiljen osmisliti i izgraditi vlastitu opremu kako bih obavio posao koji je potreban kako treba. To je doista bio slučaj s projektom DropArt.

Projekt DropArt sada mi omogućuje izvođenje sudara kapljica tekućine sa gotovo 100% ponovljivošću, tako da se mogu koncentrirati na slike, a ne na frustraciju od snimanja stotina slika u nadi da ću dobiti nekoliko sudara.

Ja proizvodim i objavljujem ove članke s uputama iz tri razloga. Prvo, zaista uživam u izradi Instructablea jer pruža način dokumentiranja projekta i djeluje kao zaključak. Drugo, očito se nadam da će ljudi čitati i uživati u članku, možda čak i naučiti nešto novo. I treće, pružiti pomoć i podršku svima koji žele imati poteškoća u izgradnji projekta. Cijeli svoj radni vijek proveo sam kao inženjer dizajna u elektronici i softveru; od malih nogu, iznimno zaljubljenik u elektroniku. Zaista uživam pomagati drugima koji možda žele izgraditi za sebe, ali samo im treba malo smjernica i podrške.

Priložene slike prikazuju moje postavke DropArt -a u mojoj radionici.

Slobodno komentirajte ili pošaljite privatnu poruku ako trebate dodatne pojedinosti.

Puno hvala, Dave